對(duì)于高中學(xué)生來(lái)說(shuō)，天體運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題由于涉及圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力及功能關(guān)系等問(wèn)題，其中變量較多，因而給他們帶來(lái)了不小的困惑。下面分類說(shuō)明。
　　一、軌道越高發(fā)射越困難
　　例1：關(guān)于繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的發(fā)射，下列說(shuō)法正確的是（?搖?搖?搖?搖）
　　A.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其線速度越小，動(dòng)能越小，因此發(fā)射越容易。
　　B.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其線速度越大，動(dòng)能越大，因此發(fā)射越困難。
　　C.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其線速度越小，動(dòng)能越小，但總的機(jī)械能越大，因此發(fā)射越困難。
　　D.對(duì)于不同軌道的衛(wèi)星，其機(jī)械能是相同的，因此發(fā)射任何衛(wèi)星難易程度相同。
　　解析：由=得v=可知，衛(wèi)星軌道半徑越大其線速度越小，動(dòng)能也越小。但并不能說(shuō)明半徑越大，發(fā)射越容易。這里涉及功能關(guān)系及機(jī)械能的問(wèn)題。在衛(wèi)星上升過(guò)程中萬(wàn)有引力做負(fù)功（萬(wàn)有引力指向地心，而衛(wèi)星沿半徑方向向外有位移，力和位移兩者方向相反）。其中隨半徑的增加，勢(shì)能增大量大于動(dòng)能減少量，使總機(jī)械能增加。運(yùn)轉(zhuǎn)半徑越大，則其機(jī)械能總量越大，發(fā)射所需能量越大，發(fā)射越困難。
　　由萬(wàn)有引力是具有對(duì)稱性的有心力場(chǎng)，萬(wàn)有引力是保守力，可計(jì)算萬(wàn)有引力勢(shì)能變化。設(shè)靜止質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為M，另一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自距M為r處，萬(wàn)有引力做功為：A=-?蘩dr=GMm(-)
　　按勢(shì)能定義E-E=-A即為勢(shì)能變化。
　　質(zhì)點(diǎn)m在距M，r、r處均做圓周運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力提供向心力。
　　=則E=mv=
　　同理在r處做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)E=mv=
　　兩處前后動(dòng)能變化為：△E=E-E=GMm(-)
　　即△E=-(E-E)
　　說(shuō)明在地球發(fā)射衛(wèi)星過(guò)程中衛(wèi)星上升過(guò)程中需克服的萬(wàn)有引力做功比動(dòng)能的減少量要大一倍，即發(fā)射高度越高所需能量越大。
　　二、衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中變軌問(wèn)題的處理
　　例2：發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2飛行；最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)。（如圖）衛(wèi)星能分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行。
　　具體分析如下：
　　衛(wèi)星運(yùn)行到1軌道時(shí)，萬(wàn)有引力恰好提供向心力。衛(wèi)星在此軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則F==后在Q點(diǎn)點(diǎn)火，則衛(wèi)星在Q點(diǎn)速度增加，則由F=，v＞v得F＞F。萬(wàn)有引力小于所需向心力，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)。從而衛(wèi)星開(kāi)始在2軌道上運(yùn)行。衛(wèi)星在從Q點(diǎn)到P點(diǎn)運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)能向勢(shì)能轉(zhuǎn)化。從而當(dāng)運(yùn)行在P點(diǎn)時(shí)，此時(shí)萬(wàn)有引力大于衛(wèi)星所在位置所需向心力，衛(wèi)星開(kāi)始做向心運(yùn)動(dòng)，即運(yùn)行在2軌道上。為讓衛(wèi)星在3軌道上運(yùn)行應(yīng)在P點(diǎn)再次點(diǎn)火，使速度增加，控制衛(wèi)星速度恰能使=成立，即剛好萬(wàn)有引力提供向心力。從而使衛(wèi)星在3軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這就使衛(wèi)星到達(dá)了預(yù)定軌道，實(shí)現(xiàn)其衛(wèi)星功能。所以一般衛(wèi)星從地面發(fā)射到較高軌道都是先進(jìn)入低軌道，在通過(guò)空中加速，逐漸到達(dá)預(yù)定軌道。
　　衛(wèi)星的回收與衛(wèi)星的發(fā)射是一個(gè)相反的操作過(guò)程。
　　衛(wèi)星運(yùn)行到3軌道時(shí)，萬(wàn)有引力恰提供向心力。衛(wèi)星在此軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有F==。然后在P點(diǎn)向相反方向點(diǎn)火，則衛(wèi)星在P點(diǎn)速度減速，則由F=，v＞v得F＜F。萬(wàn)有引力大于所需向心力，衛(wèi)星將做向心運(yùn)動(dòng)。從而衛(wèi)星開(kāi)始在2軌道上運(yùn)行。衛(wèi)星在從P點(diǎn)到Q點(diǎn)運(yùn)行過(guò)程中，由于勢(shì)能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，從而當(dāng)運(yùn)行在P點(diǎn)時(shí)，此時(shí)萬(wàn)有引力大于衛(wèi)星所在位置所需向心力，衛(wèi)星開(kāi)始做向心運(yùn)動(dòng)。即運(yùn)行在2軌道上。為讓衛(wèi)星在2軌道上運(yùn)行，應(yīng)在Q點(diǎn)再次點(diǎn)火，使速度減小，控制衛(wèi)星速度恰能使=成立。即剛好萬(wàn)有引力提供向心力。從而使衛(wèi)星在1軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這就使衛(wèi)星到達(dá)了近地軌道。在經(jīng)過(guò)進(jìn)一步減速，衛(wèi)星即可降落到地球，從而實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的回收。
　　三、天體質(zhì)量和密度的計(jì)算
　　1.利用天體表面的重力加速度g和天體半徑R。
　　由于在天體表面萬(wàn)有引力等于重力，故G=mg，故天體質(zhì)量M=，天體密度ρ===。
　　2.通過(guò)觀察衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，軌道半徑r。
　?、儆扇f(wàn)有引力等于向心力，即G=mr，得出中心天體質(zhì)量M=；
　　②若已知天體的半徑R，則天體的密度ρ===；
　?、廴籼祗w的衛(wèi)星在天體表面附近環(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)，則可認(rèn)為其軌道半徑r等于天體半徑R，則天體密度ρ=。可見(jiàn)，只要測(cè)出衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動(dòng)的周期T，就可估測(cè)出中心天體的密度。
　　四、天體知識(shí)的補(bǔ)充
　　1970年1月30日，中國(guó)研制的中遠(yuǎn)程火箭飛行試驗(yàn)首次成功。同年4月24日，中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。1971年3月3日，中國(guó)發(fā)射了第一顆科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星。1975年11月26日，中國(guó)發(fā)射了第一顆返回式遙感衛(wèi)星。1979年，中國(guó)成為世界上第四個(gè)擁有遠(yuǎn)洋航天測(cè)量船的國(guó)家。1980年5月18日，中國(guó)向太平洋預(yù)定海域成功地發(fā)射了遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭。1981年9月20日，中國(guó)第一次一箭多星發(fā)射成功。1984年4月8日，中國(guó)第一顆地球靜止軌道試驗(yàn)通信衛(wèi)星發(fā)射成功。1986年2月1日，第一顆實(shí)用地球靜止軌道通信廣播衛(wèi)星發(fā)射成功。1988年9月7日，中國(guó)自行研制和發(fā)射的第一顆極地軌道氣象衛(wèi)星成功發(fā)射。1990年7月16日，“長(zhǎng)征”2號(hào)捆綁式火箭首次在西昌發(fā)射成功。1999年11月20日，神舟一號(hào)發(fā)射成功。2003年10月15日神舟五號(hào)成功發(fā)射。2005年10月12日，神六成功發(fā)射。2008年9月25日，神七成功發(fā)射。2008年9月28日，神七在順利完成空間出艙活動(dòng)和一系列空間科學(xué)試驗(yàn)后，成功返回。